Электронно-лучевая установка для плавки молибдена
Описана электронно-лучевая установка промышленного типа МВ-1. Приведены технические характеристики установки. Изложены функциональные особенности узлов установки: рабочих камер, технологической оснастки, электронных пушек. Electron beam installation of MV-1 industrial type is described. Technical ch...
Збережено в:
| Опубліковано в: : | Современная электрометаллургия |
|---|---|
| Дата: | 2010 |
| Автор: | |
| Формат: | Стаття |
| Мова: | Російська |
| Опубліковано: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2010
|
| Теми: | |
| Онлайн доступ: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/96069 |
| Теги: |
Додати тег
Немає тегів, Будьте першим, хто поставить тег для цього запису!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Цитувати: | Электронно-лучевая установка для плавки молибдена / В.О. Мушегян // Современная электрометаллургия. — 2010. — № 1 (98). — С. 34-36. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
Репозитарії
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| _version_ | 1860190929597497344 |
|---|---|
| author | Мушегян, В.О. |
| author_facet | Мушегян, В.О. |
| citation_txt | Электронно-лучевая установка для плавки молибдена / В.О. Мушегян // Современная электрометаллургия. — 2010. — № 1 (98). — С. 34-36. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. |
| collection | DSpace DC |
| container_title | Современная электрометаллургия |
| description | Описана электронно-лучевая установка промышленного типа МВ-1. Приведены технические характеристики установки. Изложены функциональные особенности узлов установки: рабочих камер, технологической оснастки, электронных пушек.
Electron beam installation of MV-1 industrial type is described. Technical characteristics of the installation are given. Functional peculiarities of such installation components as: working chambers, technological fixture, electron guns are described.
|
| first_indexed | 2025-12-07T18:06:28Z |
| format | Article |
| fulltext |
УДК 669.187.526:51.001.57
ЭЛЕКТРОННО-ЛУЧЕВАЯ УСТАНОВКА
ДЛЯ ПЛАВКИ МОЛИБДЕНА
В. О. Мушегян
Описана электронно-лучевая установка промышленного типа МВ-1. Приведены технические характеристики уста-
новки. Изложены функциональные особенности узлов установки: рабочих камер, технологической оснастки, элек-
тронных пушек.
Electron beam installation of MV-1 industrial type is described. Technical characteristics of the installation are given.
Functional peculiarities of such installation components as: working chambers, technological fixture, electron guns are
described.
Ключ е вы е с л о в а : электронно-лучевой переплав; ус-
тановка; промежуточная емкость; припод; молибден
Плавка молибдена представляет собой сложную
техническую задачу вследствие высокой температу-
ры плавления (2617 °С) и повышенных требований
по чистоте металла от примесей [1]. В мировой
практике для выплавки слитков молибдена приме-
няют вакуумно-дуговой или электронно-лучевой пе-
ре-плавы, в которых в качестве защитной среды
используют вакуум и концентрированные источники
энергии (электрическую дугу и электронный луч).
Вакуумно-дуговой переплав в разряженной ат-
мосфере инертного газа отличается ограниченными
возможностями по очистке исходного молибденово-
го сырья от вредных примесей и газов, поэтому для
него требуются шихтовые материалы высокой чис-
тоты. Электронно-лучевую плавку производят при
более высоком вакууме, что обеспечивает высокую
степень очистки металла [2].
Особенно эффективен электронно-лучевой пе-
реплав с промежуточной емкостью (ЭЛПЕ) [3], ко-
торый благодаря пространственному разделению
процессов плавления, рафинирования и кристалли-
зации металла позволяет выдерживать расплав ме-
талла в промежуточной емкости в течение времени,
необходимого для его рафинирования до заданного
уровня чистоты.
Для достижения максимального эффекта от ре-
ализации метода ЭЛПЕ в области плавки тугоплав-
ких металлов необходимы новые установки про-
мышленного типа, сочетающие высокую произво-
дительность вакуумной системы с большой удель-
ной мощностью электронных лучей. В Институте
электросварки им Е. О. Патона накоплен богатый
опыт по созданию таких установок.
Армения богата молибденом, который добывают
на медно-молибденовых рудниках. Металлический
молибден в виде восстановленного порошка произ-
водят на заводе OAO «Чистое железо» (Ереван) в
виде брикетов ТУ РА28-54-529-61-661—2007. Для
дальнейшей очистки молибдена от примесей и по-
лучения качественных слитков, готовых для дефор-
мации в полуфабрикат, потребовалась плавильная
установка.
С этой целью в НТЦ «Патон-Армения»
Института электросварки им. Е. О. Патона создали
электронно-лучевую установку МВ-1 (рис. 1), спо-
собную эффективно плавить тугоплавкие металлы
и их сплавы.
Установка конструктивно состоит из плавиль-
ной камеры (камеры плавки), камеры загрузки и
камеры слитка. Все элементы конструкции выпол-
нены с полыми стенками, в которых циркулирует
вода для принудительного охлаждения во время
плавки и остывания слитка. Кроме того, установка
оснащена блоком питания электронно-лучевых наг-
ревателей, системами управления и стабилизации
электронных лучей, вакуумной системой. Ниже при-
ведены основные технические параметры установки.
Технические характеристики
электронно-лучевой установки МВ-1
Максимальная мощность, кВт................ 480
Ускоряющее напряжение, кВ................. 30
Количество пушек, шт. ......................... 4
Наибольшие размеры заготовки, м:
длина............................................. 2,2
сечение .......................................... 0,5 0,45
Наибольшие размеры слитков, м:
длина............................................. 2,0
диаметр.......................................... 0,13
прямоугольного сечения................... 0,2 0,3
Производительность высоковакуумной
системы откачки, л/с ........................... 15000
Рабочий вакуум в камере плавки, Па...... 1⋅10—2
Максимальный расход
охлаждающей воды, м3/ч ..................... 40
Габариты установки, м .......................... 5 7 5
Камера плавки является центральной частью ус-
тановки, в которой непосредственно осуществляют
© В. О. МУШЕГЯН, 2010
34
процесс плавки. Она представляет собой вертикаль-
но расположенный прямоугольник 1,5 0,9 м, огра-
ниченный сверху и снизу вакуумно-плотными крыш-
ками. Толщина стенок камеры позволяет полностью
исключить проникновение наружу вторичного рент-
геновского излучения, вызванного торможением
электронов о переплавляемый материал.
Внутри камеры находится технологическая ос-
настка, состоящая из промежуточной емкости, при-
пода и кристаллизатора (рис. 2). На верхней крышке
установлены электронно-лучевые пушки ВТР (4 шт.).
Технические характеристики пушки ВТР
Номинальная мощность, кВт ................. 100
Рабочая частота развертки, Гц............... 50
Максимальная сила тока, А .................. 4
Угол отклонения пучка от оси
пушки, град ........................................ 0… 10
Рабочий газ ......................................... cмесь водорода
и кислорода
Максимальный расход газа, л/ч ........... 1,0
Диаметр пятна в фокусе
пучка, мм............................................ 10… 20
Во время проведения регламентно-технологи-
ческих работ верхняя плита может перемещаться с
помощью цехового крана для чистки внутренних
поверхностей крышки и пушек от возгонов, которые
там осаждаются в процессе плавки.
К технологическому отверстию в нижней крыш-
ке присоединена камера слитка. Через имеющиеся
на боковой стенке камеры штуцеры охлаждающая
вода подается в элементы технологической оснастки
с помощью системы медных патрубков.
На боковой стенке камеры установлена смотро-
вая система (стробоскопического типа) оператора.
Напротив оператора в стенке камеры имеется пат-
рубок ДУ 400, через который с помощью вакуум-
ного затвора камера плавки соединяется с откачной
системой. Справа от оператора камера плавки сое-
диняется с камерой загрузки также с помощью ваку-
умного затвора ДУ 400.
Камера загрузки представляет собой полый па-
раллелепипед с крышкой, оснащенной вакуумным
уплотнением. Общая длина камеры загрузки сос-
тавляет 2,2 м. Для проведения операции загрузки
шихты указанные части камеры расстыковываются
после освобождения зажимов, расположенных по
периметру уплотнения, после чего крышку откры-
вают для загрузки шихты. В камере загрузки раз-
мещен механизм подачи шихты, позволяющий по-
давать цельную заготовку, расходуемый короб с
шихтовыми материалами, кусковую шихту и насып-
ные материалы (например, порошок восстановлен-
ного молибдена).
В двух первых случаях на направляющих уста-
навливают рольганг, по которому толкатель подает
заготовку в зону плавки. В случае раздельной ших-
ты на направляющие устанавливают нерасходуе-
мый короб, ширина которого не превышает таковую
задней стенки промежуточной емкости, и толкатель
равномерно сбрасывает шихтовые материалы в про-
межуточную емкость.
Камера слитка представляет собой полый пря-
моугольник 0,7 0,7 2,2 м, который крепится к
нижней крышке камеры с помощью фланца. В ка-
меру слитка через вакуумное уплотнение снизу вво-
дят шток, на верхней части которого расположен мед-
ный водоохлаждаемый поддон. Поддон конструктив-
но закреплен в камере слитка с помощью двух тра-
верс, соединенных между собой винтовыми тягами.
Снаружи камеры слитка расположен привод, ко-
торый через винтовые тяги сообщает штоку верти-
кальное перемещение для вытягивания слитка в
процессе плавки. Привод состоит из электродвига-
теля и редуктора. На поддоне перед началом плавки
крепятся «закладные», изготовленные из материа-
ла выплавляемого слитка.
В нижней части камеры слитка размещен техно-
логический люк, посредством которого обеспечива-
ется доступ к внутренним частям механизма вытя-
гивания. Через данный технологический люк про-
изводится установка закладных перед плавкой и
освобождение готового слитка из закрепления после
плавки перед его извлечением из установки.
Технологическая оснастка, где происходит про-
цесс электронно-лучевого переплава, состоит из
промежуточной емкости, припода и кристаллизато-
ра. Промежуточная емкость (холодный под) пред-
ставляет собой медную водоохлаждаемую поверх-
ность, ограниченную стенками, в одной из которых
выполнен проем для слива жидкого металла (слив-
ной носок). В нее электронными лучами сплавляется
шихта, подаваемая из камеры загрузки.
Промежуточная емкость служит для усреднения
химического состава, рафинирования расплава от
Рис. 1. Электронно-лучевая установка МВ-1: а – пульт оператора; б – вид со стороны камеры загрузки
35
примесей (в том числе и газовых) и включений [3].
В процессе плавки на дне промежуточной емкости
образуется гарнисаж, предохраняющий стенки и
дно от взаимодействия с расплавленным металлом.
Металл из промежуточной емкости сливается в
кристаллизатор, представляющий собой полый
замкнутый контур (проем), внутренняя часть кото-
рого, контактирующая с металлом слитка, выпол-
нена из водоохлаждаемой меди. Промежуточная ем-
кость, припод и кристаллизатор составляют единый
узел, смонтированный на стальной раме, закреп-
ленной в камере плавки.
Конструктивная схема крепления оснастки внут-
ри камеры позволяет оперативно заменять ее узлы
(переходить на другие размеры слитка).
Вакуумная система установки МВ-1 включает
вакуумные магистрали, затворы и насосы: механи-
ческие, пароструйные и диффузионные. Магистра-
ли состоят из стальных труб, соединяющих насосы
как между собой, так и с камерой плавки, пушками,
и обеспечивают необходимые проходные сечения
для максимального использования производитель-
ности насосов.
Вакуумирование внутренних полостей камер ус-
тановки от уровня атмосферного давления осущес-
твляется механическим насосом АВЗ-125Д. Произ-
водительность насоса позволяет достичь в камере
плавки уровня остаточного давления 3⋅104 Па в те-
чение 10 мин. Для дальнейшего вакуумирования ус-
тановки и удаления газов и паров металла во время
процесса плавки используется основная вакуумная
магистраль, состоящая из следующих типов насосов:
АВЗ-125Д – 2 шт.
2ДВН1500 – 1 шт.
2НВБМ400 – 2 шт.
Вакуумная система установки МВ-1 позволяет
создавать разрежение в объеме плавильной камеры
(1⋅10—2 Па), обеспечивающее бесперебойную работу
пушек и необходимую степень рафинирования пе-
реплавляемого металла в течение всего технологи-
ческого процесса.
Главной технической особенностью электронно-
лучевой установки МВ-1 является возможность
плавки тугоплавких металлов – высокая удельная
мощность электронно-лучевого нагрева относитель-
но объема камеры плавки и конструктивные реше-
ния технологической оснастки, позволяющие эф-
фективно производить дегазацию и плавку исход-
ного сырья.
Наличие четырех пушек ВТР общей мощностью
480 кВт обеспечивает удельную мощность потока
электронов в промежуточной емкости на уровне
2⋅106 Вт/м2, а в зоне плавки брикетов восстанов-
ленного порошка молибдена – 3⋅107 Вт/м2, что
вполне достаточно для тугоплавких металлов.
При необходимости установка позволяет созда-
вать в точке электронную бомбардировку удельной
мощностью 5⋅108 Вт/м2. Для повышения произво-
дительности электронно-лучевой плавки тугоплав-
ких металлов необходимо осуществлять дегазацию
исходной шихты [4].
С этой целью технологическая остнастка в элек-
тронно-лучевой установке МВ-1 дополнена медной
водоохлаждаемым приподом (подложкой) значи-
тельной протяженности (рис. 2), на котором про-
исходит предварительный нагрев и частичное плав-
ление брикетов молибдена под действием электрон-
ных лучей.
Установка оснащена стробоскопической систе-
мой наблюдения за процессом плавки с использо-
ванием внешнего привода, что позволяет вести ви-
зуальный контроль и осуществлять обслуживание
смотровой системы без прерывания технологичес-
кого процесса.
Электронно-лучевая установка МВ-1 является
высокопроизводительным агрегатом промышлен-
ного типа для плавки металлов и сплавов с проме-
жуточной емкостью. В качестве шихтовых матери-
алов могут быть использованы как цельная расхо-
дуемая заготовка, так и кусковые отходы, насыпные
материалы. Высокая удельная мощность электрон-
ных пучков позволяет эффективно плавить тугоп-
лавкие металлы и сплавы на их основе. Благодаря
возможности оперативной замены технологической
оснастки на установке можно выплавлять слитки
как круглого, так и прямоугольного сечений.
1. Молибден в ядерной энергетике / Под ред. чл.-кор. АН
СССР В. С. Емельянова и д-ра техн. наук проф. А. И. Евс-
тюхина. – М.: Атомиздат, 1977. – 160 с.
2. Мовчан Б. А., Тихоновский А. Л., Курапов Ю. А. Элект-
ронно-лучевая плавка и рафинирование металлов и спла-
вов. – Киев: Наук. думка, 1972. – 240 с.
3. Электронно-лучевая плавка / Б. Е. Патон, Н. П. Три-
губ, Д. А. Козлитин и др. – Киев: Наук. думка, 1997. –
265 с.
4. Патон Б. Е., Тригуб Н. П., Ахонин С. В. Электронно-
лучевая плавка тугоплавких и высокореакционных метал-
лов. – Киев: Наук. думка, 2008. – 306 с.
ГП НТЦ «Патон Армения»
Ин-т электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины
Поступила в редакцию 15.12.2009
Рис. 2. Технологическая камера с оснасткой: 1 – короб с шихтой
(брикеты молибдена); 2 – припод; 3 – промежуточная емкость;
4 – кристаллизатор
36
|
| id | nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-96069 |
| institution | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| issn | 0233-7681 |
| language | Russian |
| last_indexed | 2025-12-07T18:06:28Z |
| publishDate | 2010 |
| publisher | Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| record_format | dspace |
| spelling | Мушегян, В.О. 2016-03-10T19:05:39Z 2016-03-10T19:05:39Z 2010 Электронно-лучевая установка для плавки молибдена / В.О. Мушегян // Современная электрометаллургия. — 2010. — № 1 (98). — С. 34-36. — Бібліогр.: 4 назв. — рос. 0233-7681 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/96069 669.187.526:51.001.57 Описана электронно-лучевая установка промышленного типа МВ-1. Приведены технические характеристики установки. Изложены функциональные особенности узлов установки: рабочих камер, технологической оснастки, электронных пушек. Electron beam installation of MV-1 industrial type is described. Technical characteristics of the installation are given. Functional peculiarities of such installation components as: working chambers, technological fixture, electron guns are described. ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Современная электрометаллургия Электронно-лучевые процессы Электронно-лучевая установка для плавки молибдена Electron beam installation for molybdenum melting Article published earlier |
| spellingShingle | Электронно-лучевая установка для плавки молибдена Мушегян, В.О. Электронно-лучевые процессы |
| title | Электронно-лучевая установка для плавки молибдена |
| title_alt | Electron beam installation for molybdenum melting |
| title_full | Электронно-лучевая установка для плавки молибдена |
| title_fullStr | Электронно-лучевая установка для плавки молибдена |
| title_full_unstemmed | Электронно-лучевая установка для плавки молибдена |
| title_short | Электронно-лучевая установка для плавки молибдена |
| title_sort | электронно-лучевая установка для плавки молибдена |
| topic | Электронно-лучевые процессы |
| topic_facet | Электронно-лучевые процессы |
| url | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/96069 |
| work_keys_str_mv | AT mušegânvo élektronnolučevaâustanovkadlâplavkimolibdena AT mušegânvo electronbeaminstallationformolybdenummelting |